聚氨酯涂料的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用前景分析（1）

聚氨酯涂料(PU)以其優(yōu)異的粘結(jié)性，耐摩擦性、高光澤度等優(yōu)良性能在涂料行業(yè)中占有非常重要的位置，深受市場(chǎng)和廣大消費(fèi)者親睞。簡(jiǎn)要介紹了聚氨酯涂料的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，分別闡述了聚氨酯汽車(chē)涂料、聚氨酯木器涂料、聚氨酯防腐涂料及聚氨酯塑料涂料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。

1、聚氨酯涂料的應(yīng)用和發(fā)展

聚氨酯技術(shù)早在德國(guó)興起，1937年，奧托拜耳先生發(fā)明聚氨酯，奠定了聚氨酯化學(xué)的基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出適合不同用途需要的聚氨酯技術(shù)。自1955年以來(lái)，拜耳公司已把各種單體和聚合的異氰酸酯、聚酯、聚醚及丙烯酸酯應(yīng)用于聚氨酯涂料的生產(chǎn)中。1965年抗褪色雙組分聚氨酯涂料應(yīng)用于飛機(jī)和火車(chē)機(jī)身；1987年Bayhydrolò作為水性成膜物使用；1994年Bayhydurò和Bayhydrolò作為水性雙組分聚氨酯體系投入使用。

聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆。它漆膜強(qiáng)韌，光澤豐滿(mǎn)，附著力強(qiáng)，耐水耐磨、耐腐蝕性?xún)?yōu)良。被廣泛用于高級(jí)木器家具，也可用于金屬表面。

由于聚氨酯多方面的優(yōu)異性能。在中國(guó)用于涂料工業(yè)的聚氨酯(不包括建筑涂料)所占的比例已經(jīng)超過(guò)25%。

聚氨酯涂料在木器涂料工業(yè)中占主導(dǎo)地位，占到75%的市場(chǎng)份額，緊接著是汽車(chē)修補(bǔ)漆，占40%多。聚氨酯技術(shù)在防腐涂料、塑料涂料和汽車(chē)原廠漆方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣，占10%的市場(chǎng)份額。近年來(lái)，聚氨酯涂料正以15%的增長(zhǎng)率在增長(zhǎng)。

聚氨酯漆是以多異氰酸與多羥基化合物反應(yīng)而制得，它不烘烤也能達(dá)到烘烤漆的性能。涂膜堅(jiān)硬耐磨，耐化學(xué)腐蝕，耐油、耐溶劑、穩(wěn)定性突出，漆膜光亮豐滿(mǎn)，可用于高級(jí)轎車(chē)作表面涂層。

聚氨酯雙組份樹(shù)脂合成涂料的成膜過(guò)程是：主劑(-OH)固化劑(-NCO)兩組份中的高分子化學(xué)成分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而成膜。因此在實(shí)際施工中不得隨意增減固化劑的份量，增多會(huì)使涂膜發(fā)脆、易起泡等;減少會(huì)使涂膜發(fā)軟、不干、硬度不夠、耐劃傷性不好。在市場(chǎng)銷(xiāo)售的產(chǎn)品中也有單組份的PU漆，它是用含-NCO基團(tuán)的樹(shù)脂吸收空氣中的水汽(-OH)來(lái)進(jìn)行反應(yīng)，其固化機(jī)理是一樣的。其優(yōu)點(diǎn)是：硬度高，耐磨、耐熱、耐水性好，固含量50%-70%，豐滿(mǎn)度好，施工效率高，涂裝成本低，應(yīng)用范圍廣。在全國(guó)家具界使用此類(lèi)涂料約占60%左右。缺點(diǎn)是：施工環(huán)境要求高，漆膜損壞不易修復(fù)，配漆后使用時(shí)間受到限制，層間必須打磨，配比要求嚴(yán)格。

選擇稀釋劑，很多人憑借經(jīng)驗(yàn)，事實(shí)上，稀釋劑的選用是很有竅門(mén)的，一種好的稀釋劑基本條件有二個(gè)：一是針對(duì)不同施工要求，其揮發(fā)速率、溶解能力要合適。二是稀釋劑中不能含有與-NCO基反應(yīng)的物質(zhì)。譬如酸、醇類(lèi)及水分。

水分的存在是產(chǎn)生氣泡的原因之一，其危害還存在于工藝上，以水與TDI為例，它們之間能反應(yīng)生成胺類(lèi)物質(zhì)并引發(fā)連鎖反應(yīng)。

水分的存在嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。

汽車(chē)修補(bǔ)漆用的水性雙組分聚氨酯涂料的含羥基組分中通常要加入流平劑、消泡劑、催化劑、光穩(wěn)定劑、增稠劑和有機(jī)共溶劑等助劑，再與多異氰酸酯組分混合后加水調(diào)整黏度，用噴涂法施工。水乳化型聚氨酯雙組分涂料的性能，如干燥時(shí)間、光澤、硬度和耐溶劑性基本上達(dá)到了溶劑型涂料的要求。文獻(xiàn)報(bào)道，催化劑的量增加，不粘時(shí)間和全干時(shí)間減少，而涂料的物理性能(柔韌性和硬度)不變；7d后，漆膜已經(jīng)得到高度交聯(lián)，有非常好的耐溶劑性，能超過(guò)200次甲乙酮雙面擦拭；涂料的不粘時(shí)間和全干時(shí)間與-NCO/-OH的比例無(wú)關(guān)；隨著異氰酸酯交聯(lián)劑黏度的增加，漆膜的擺桿硬度增加，耐溶劑性相應(yīng)增加。

無(wú)溶劑環(huán)氧聚氨酯涂料主要以改性聚氨酯樹(shù)脂作為主要成膜物，利用活性稀釋增韌劑實(shí)現(xiàn)無(wú)溶劑化，賦予涂層良好的粘接力，優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能。鱗片狀填料的加入不但能提高涂層的機(jī)械性能，還能夠起到良好的涂層屏蔽作用，具有良好的防腐作用。

無(wú)溶劑環(huán)氧聚氨酯涂料具有強(qiáng)度大，固體含量高、防蝕性能好、耐老化性能優(yōu)良、施工工序簡(jiǎn)單、能抵抗水及各種酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的侵蝕、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。適用于各種大氣環(huán)境下鋼鐵及其他金屬或非金屬設(shè)備的腐蝕防護(hù)與裝飾。

2、聚氨酯汽車(chē)涂料

汽車(chē)涂料要求漆膜有較好的光澤、快干、良好的耐水性、耐溶劑性和耐老化性。汽車(chē)修補(bǔ)漆還必須能夠低溫固化，而雙組分聚氨酯涂料正好能滿(mǎn)足這些要求。由丙烯酸酯多元醇和多異氰酸酯組成的雙組分聚氨酯涂料，能室溫或低溫烘烤固化，可用在汽車(chē)的金屬、塑料、木材以及其它底材上。這類(lèi)涂料使用了較多的揮發(fā)性有機(jī)溶劑，因此對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。

最近幾年來(lái)，又開(kāi)發(fā)了水性雙組分聚氨酯涂料并獲得成功應(yīng)用，其主要是采用了水分散的多元醇組分，通過(guò)在該多元醇組分中引入羧酸基團(tuán)，將其用胺中和后分散在水中;而作為固化劑的多異氰酸酯組分可采用低、中黏度的傳統(tǒng)固化劑或使用親水改性的多異氰酸酯。

聚氨酯清漆是指雙組分聚氨酯清漆和單組分聚氨酯改性氨基丙烯酸烘烤清漆。聚氨酯清漆市場(chǎng)份額超過(guò)30%。目前，聚氨酯清漆在中國(guó)年增長(zhǎng)率約15%。大眾汽車(chē)、通用汽車(chē)和現(xiàn)代汽車(chē)都在使用聚氨酯改性氨基丙烯酸烘烤清漆。相對(duì)于傳統(tǒng)的氨基丙烯酸清漆，聚氨酯清漆外觀更加清澈透亮，耐候性更加出色。同時(shí)對(duì)于現(xiàn)在市場(chǎng)上很關(guān)心的耐洗車(chē)性能和耐酸雨性能，聚氨酯清漆都有很明顯的優(yōu)勢(shì)，目前，為了減少有機(jī)揮發(fā)物的排放，一些汽車(chē)廠商已經(jīng)開(kāi)始使用水性汽車(chē)原廠漆。

聚氨酯涂料在顏色和保光性方面的性能尤為突出，具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性、出色的耐候性以及物理機(jī)械性能，漆膜顏色豐滿(mǎn)，流平性和鮮映性好;柔韌性和硬度適中。正是由于聚氨酯涂料的這種耐久性，使其成為要求極高的終端市場(chǎng)的理想選擇。雙組分聚氨酯涂料不僅用于客車(chē)，也廣泛用于豪華轎車(chē)。聚氨酯防擦傷抗石擊涂料已用于汽車(chē)車(chē)體的防護(hù)。

用于汽車(chē)修補(bǔ)的水性雙組分聚氨酯涂料已經(jīng)商品化，可滿(mǎn)足任何嚴(yán)格的溶劑排放法規(guī)。

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